【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学领域，具体而言，涉及改性碳纳米管及其改性方法、电极极片、储能装置和用电装置。
技术介绍
1、目前，开发高能量密度的电池，提高电极容量的利用率，一直是具有一定挑战性的技术障碍。以锂电池为例，其正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，它们是半导体或者绝缘体，导电性较差，需要加入导电剂来改善导电性；同时负极石墨材料的导电性稍好，但是在多次充放电中，石墨材料的膨胀收缩，易使石墨颗粒间的接触减少，间隙增大，甚至有些会脱离集流体，成为死的活性材料，不再参与电极反应，所以也需要加入导电剂来保持循环过程中负极材料导电性的稳定。
技术实现思路
1、本专利技术主要是基于以下问题和发现提出的：
2、理论上讲，碳纳米管(cnts)完美的类石墨表面结构具有很好的稳定性和化学反应惰性，但在端头及弯折处存在大量缺陷，这些缺陷部位易被氧化生成羧基和羟基等，从而可与其它的化学试剂发生反应，这些因素降低了cnts的导电性，降低了其有效表面，纳米粒子在其表面不太容易负载而容易发生团聚问题，从而影响了cnts的应用。专利技术人发现，五元/七元环对位置缺陷，sp3杂化位置缺陷以及纳米管晶格空位缺陷，这些原生的缺陷点就很容易通过强酸对管壁的氧化破坏作用而留下空洞，从而连接功能基团。然而，目前cnts功能化一般采用的手段是用浓酸氧化开口，截成短管，使末端或(和)侧壁的缺陷位点带上羧基，然后再进行修饰，但这可能会对cnts的结构和性能造成明显破坏。此外，非共价功能化法会引入难以完全去除的
3、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出改性碳纳米管及其改性方法、电极极片、储能装置和用电装置。该改性碳纳米管具有较好的电化学性能，且分散性较好，将其作为导电剂用于电极极片中有利于降低阻抗，改善循环性能。
4、在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种改性碳纳米管。该改性碳纳米管包括：碳纳米管本体和酰腙类化合物基团，所述酰腙类化合物基团与所述碳纳米管本体通过共价键连接。
5、根据本专利技术上述实施例的改性碳纳米管至少具有以下有益效果：1)相较于未改性的碳纳米管，该改性碳纳米管通过引入酰腙类化合物作为功能性官能团，有利于改善碳纳米管的端口缺陷，不仅电导率得到了提升，而且分散性较好；2)改性过程无需引入表面活性剂等添加剂；3)将其作为导电剂用于电极极片中有利于降低阻抗，改善循环性能。
6、另外，根据本专利技术上述实施例的改性碳纳米管还可以具有如下附加的技术特征：
7、在本专利技术的一些实施例中，所述共价键包括酰胺键和/或酯键。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述酰腙类化合物基团包括至少一个取代基，所述取代基包括氨基和/或卤素。
9、在本专利技术的一些实施例中，以所述碳纳米管的总质量为基准，所述酰腙类化合物基团的含量≥65wt％。
10、在本专利技术的一些实施例中，以所述酰腙类化合物基团的总质量为基准，氮元素的含量≥6wt％。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述酰腙类化合物基团包括酮式酰腙类化合物基团和/或烯醇式酰腙类化合物基团。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述酰腙类化合物基团包括单酰腙类化合物基团和/或多酰腙类化合物基团。
13、在本专利技术的一些实施例中，所述碳纳米管本体包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
14、在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种改性碳纳米管的方法。该方法包括：
15、对碳纳米管进行预处理，得到含有第一官能团的碳纳米管；
16、将含有第二官能团的酰腙类化合物与所述含有第一官能团的碳纳米管混合，使所述第二官能团和所述第一官能团反应，实现所述酰腙类化合物与所述碳纳米管的共价键连接。
17、本专利技术上述实施例的改性碳纳米管的方法至少具有以下有益效果：1)在改性过程中无需引入表面活性剂等添加剂；2)相较于未改性的碳纳米管，采用该方法可以引入酰腙类化合物作为功能性官能团来改善碳纳米管的端口缺陷，制得的改性碳纳米管不仅电导率得到了提升，而且分散性较好；3)将制得的改性碳纳米管作为导电剂用于电极极片中有利于降低阻抗，改善循环性能。
18、在本专利技术的一些实施例中，所述第一官能团包括羧基和/或酰卤基，所述第二官能团包括能与所述羧基反应的官能团和/或能与所述酰卤基反应的官能团。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述预处理包括：对所述碳纳米管进行羧基化反应，得到含有羧基的碳纳米管。
20、在本专利技术的一些实施例中，所述预处理还包括：将所述含有羧基的碳纳米管中的羧基转换为酰卤基，得到含有酰卤基的碳纳米管。
21、在本专利技术的一些实施例中，采用由硫酸和双氧水组成的混酸溶液对所述碳纳米管进行羧基化反应，所述混酸溶液由浓度不小于98％的浓硫酸和质量溶度为30wt％的双氧水溶液混合得到，所述浓硫酸和所述双氧水的质量比为(2～4)：1。
22、在本专利技术的一些实施例中，所述羧基化反应在超声条件下进行，所述超声的时间≤10min。
23、在本专利技术的一些实施例中，所述碳纳米管与所述酰腙类化合物的质量比为1：(2～7)。
24、在本专利技术的一些实施例中，所述碳纳米管与所述酰腙类化合物的质量比为1：(5～7)。
25、在本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种电极极片。该电极极片包括集流体和活性物质层，所述活性物质层设在所述集流体的至少一侧，所述活性物质层中包括上述改性碳纳米管或采用上述改性碳纳米管的方法制得的改性碳纳米管。该电极极片具有上述改性碳纳米管和上述改性碳纳米管的方法的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，该电极极片兼具较低的阻抗和较好的循环性能。
26、在本专利技术的一些实施例中，以所述活性物质层的总质量为基准，所述改性碳纳米管的含量为1wt％～2.5wt％。
27、在本专利技术的一些实施例中，所述电极极片包括：正极极片和/或负极极片。
28、在本专利技术的第四方面，本专利技术提出了一种储能装置。该储能装置包括上述电极极片。该储能装置具有上述电极极片的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，该储能装置兼具较低的内阻和较好的循环性能。
29、在本专利技术的第五方面，本专利技术提出了一种用电装置。根据本专利技术的实施例，该用电装置包括上述储能装置。该用电装置具有上述储能装置所有的特征及效果，此处不再赘述。
30、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性碳纳米管，其特征在于，包括：碳纳米管本体和酰腙类化合物基团，所述酰腙类化合物基团与所述碳纳米管本体通过共价键连接。
2.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，所述共价键包括酰胺键和/或酯键。
3.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，所述酰腙类化合物基团包括至少一个取代基，所述取代基包括氨基和/或卤素。
4.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，以所述碳纳米管的总质量为基准，所述酰腙类化合物基团的含量≥65wt％；和/或，
5.根据权利要求1～4中任一项所述的改性碳纳米管，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
6.一种改性碳纳米管的方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一官能团包括羧基和/或酰卤基，所述第二官能团包括能与所述羧基反应的官能团和/或能与所述酰卤基反应的官能团。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：对所述碳纳米管进行羧基化反应，得到含有羧基的碳纳米管。
9.根据权利要求8所述的方
10.根据权利要求6～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管与所述酰腙类化合物的质量比为1：(2～7)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管与所述酰腙类化合物的质量比为1：(5～7)。
12.一种电极极片，其特征在于，包括集流体和活性物质层，所述活性物质层设在所述集流体的至少一侧，所述活性物质层中包括权利要求1～5中任一项所述的改性碳纳米管或采用权利要求6～11中任一项所述的方法制得的改性碳纳米管。
13.根据权利要求12所述的电极极片，其特征在于，以所述活性物质层的总质量为基准，所述改性碳纳米管的含量为1wt％～2.5wt％；和/或，
14.一种储能装置，其特征在于，包括权利要求12或13所述的电极极片。
15.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求14所述的储能装置。
...【技术特征摘要】
1.一种改性碳纳米管，其特征在于，包括：碳纳米管本体和酰腙类化合物基团，所述酰腙类化合物基团与所述碳纳米管本体通过共价键连接。
2.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，所述共价键包括酰胺键和/或酯键。
3.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，所述酰腙类化合物基团包括至少一个取代基，所述取代基包括氨基和/或卤素。
4.根据权利要求1所述的改性碳纳米管，其特征在于，以所述碳纳米管的总质量为基准，所述酰腙类化合物基团的含量≥65wt％；和/或，
5.根据权利要求1～4中任一项所述的改性碳纳米管，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
6.一种改性碳纳米管的方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一官能团包括羧基和/或酰卤基，所述第二官能团包括能与所述羧基反应的官能团和/或能与所述酰卤基反应的官能团。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：对所述碳纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：关艾琳，戴振，
申请(专利权)人：厦门海辰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。